Применение дуплекс процессов для получения жидкого металла в литейных цехах

САРС №5

Выполнил студент: группы 1-14

факультета МиАС

Маковеев А.Н.

Рассмотренные вопросы:

-Способы получения жидкого металла в литейных цехах;

-Устройство вагранки;

-Получение чугуна в вагранке;

-Применение дуплекс процессов для получения жидкого металла в литейных цехах.

Научный руководитель: Гудков А.А.

МГСУ 2012

Способы получения жидкого металла в литейных цехах.

СПОСОБЫ ЛИТЬЯ

Основные способы литья таковы: статическая заливка, литье под давлением, центробежное литье и вакуумная заливка.

Статическая заливка. Чаще всего применяется статическая заливка, т.е. заливка в неподвижную форму. При таком способе расплавленный металл (или неметалл - пластмасса, стекло, керамическая суспензия) просто заливается в полость неподвижной формы до ее заполнения и выдерживается до затвердевания.

Литье под давлением. Литейная машина заполняет металлическую (стальную) литейную форму (которая обычно называется пресс-формой и может быть многогнездной) расплавленным металлом под давлением от 7 до 700 МПа. Преимущества такого метода - высокая производительность, высокое качество поверхности, точные размеры литого изделия и минимальная потребность в его механической обработке. Типичные металлы для литья под давлением - сплавы на основе цинка, алюминия, меди и олова-свинца. Благодаря низкой температуре плавления такие сплавы весьма технологичны и позволяют обеспечить малые допуски на размеры и превосходные характеристики отливок. Сложность конфигурации отливок в случае литья под давлением ограничивается тем, что при отделении от пресс-формы отливка может быть повреждена. Кроме того, несколько ограничена толщина изделий; более предпочтительны изделия тонкого сечения, в котором расплав быстро и равномерно затвердевает. Литейные машины для литья под давлением бывают двух типов - с холодной и горячей камерой прессования. Машины с горячей камерой прессования применяются в основном для сплавов на основе цинка. Горячая камера прессования погружена в расплавленный металл; под небольшим давлением сжатого воздуха или под действием поршня жидкий металл вытесняется из горячей камеры прессования в пресс-форму. В литейных машинах с холодной камерой прессования расплавленный алюминиевый, магниевый или медный сплав заполняет пресс-форму под давлением от 35 до 700 МПа. Отливки, полученные литьем под давлением, применяются во многих бытовых приборах (пылесосах, стиральных машинах, телефонных аппаратах, светильниках, пишущих машинках) и очень широко - в автомобильной промышленности и в производстве компьютеров. Отливки могут быть массой от нескольких десятков граммов до 50 кг и более.

Центробежное литье. При центробежном литье расплавленный металл заливается в песочную или металлическую литейную форму, вращающуюся вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Под действием центробежных сил металл отбрасывается от центрального литника к периферии формы, заполняя ее полости, и затвердевает, образуя отливку. Центробежное литье экономично и для некоторых видов изделий (осесимметричных типа труб, колец, обечаек и т.д.) более подходит, нежели статическая заливка.

Вакуумная заливка. Такие металлы, как титан, легированные стали и жаропрочные сплавы, плавятся в вакууме и заливаются в многократные формы, например графитовые, помещенные в вакуум. При этом методе значительно снижается содержание газов в металле. Слитки и отливки, получаемые вакуумной заливкой, весят не более нескольких сот килограммов. В редких случаях большие количества стали (100 т и более), выплавленной по обычной технологии, разливают в вакуумной камере в установленные в ней изложницы или литейные ковши для дальнейшего литья на воздухе. Металлургические вакуумные камеры больших размеров откачиваются многонасосными системами. Получаемая таким методом сталь используется для изготовления специальных изделий ковкой или литьем; этот процесс называется вакуумной дегазацией.

Устройство вагранки

Конструкция вагранки

На рис. 73 приведена конструкция автоматизированной вагранки. Вагранка представляет собой шахтную печь (рис. 73, а), выложенную внутри огнеупорным шамотным кирпичом 19. Снаружи вагранка имеет металлический кожух 20, клепаный или сварной, из листовой стали.

Рис. 73. Вагранка с копильником

Шахта вагранки опирается на плиту 16, установленную на опорных колоннах 2. Снизу шахта имеет днище 1, которое перед началом работы закрывается и в конце плавки открывается. В верхней части шахты (рис. 73, б) расположено загрузочное окно 13; через это окно в вагранку регулярно загружают определенные порции (колоши) шихтовых материалов в течение всей плавки, предварительно заполнив горн (нижнюю часть шахты) коксовой холостой колошей. В нижней части шахты вагранки для подачи воздуха имеется воздушная коробка 6; из нее воздух, необходимый для горения топлива, подается в вагранку через отверстия — фурмы 5. Фурмы могут быть расположены в один или несколько рядов. На вагранке, показанной на рис. 73, фурмы расположены в один ряд.

Часть вагранки, расположенную выше загрузочного окна, называют трубой 10. На верхней части трубы устанавливается искроуловитель 11 для гашения раскаленных частичек топлива, которые выносятся из вагранки потоком газов. Отходящие газы из вагранки отсасываются в трубу 7 и направляются для очистки от пыли в камеру 12; этот газ используется для подогрева воздуха.

Расплавленный чугун стекает в нижнюю часть шахты, называемую горном, и оттуда непрерывной струей по наклонному поду вагранки через канал 24 стекает в копильник 3, служащий для сбора металла. Из копильника по мере накопления металл выпускают в ковш. Для выпуска шлака по желобу сделана шлаковая летка 18. В вагранках без копильника накопление чугуна производится в нижней части шахты — горне. Вагранки строят производительностью от 0,5 до 30 т/час.

Для удобства обслуживания вагранки около загрузочного окна устраивают так называемую колошниковую площадку 14. На заводах Советского Союза загрузка большинства вагранок механизирована при помощи бадьи 9 и специального консольного крана 15 или наклонного подъемника. Бадья имеет открывающееся дно, через которое материалы засыпаются в вагранку.

Загрузку материалов в вагранку производят послойно, порциями, в следующем порядке: на холостую колошу (слой кокса до плавильного пояса), загружают металлическую колошу 22 (металлическую шихту), затем рабочую топливную колошу 21 (кокс), на которую засыпают флюс (известняк), потом снова металл и т. д. Топливо рабочей колоши сгорает неполностью. Остаток его идет на пополнение частично выгорающей холостой колоши, которая, таким образом, во время плавки поддерживается на постоянном уровне.

Для повышения температуры расплавленного чугуна производят подогрев воздуха, подаваемого в фурмы, или вдувание кислорода в вагранку.

В результате насыщения металла углеродом содержание последнего в выплавляемом чугуне колеблется в пределах 3,2—3,4% независимо от его содержания в шихте, которая в отдельных случаях может состоять из одного малоуглеродистого стального лома.

5.3 Плавка чугуна в вагранке.

После очередного ремонта вагранки, заключающегося в замене огнеупорного кирпича, выгоревшего при предыдущей плавке, в набивке пода формовочной смесью производят розжиг вагранки дровами, уложенными на под вагранки. После разгорания дров через загрузочное окно загружают крупные куски кокса. По мере разгорания кокса загружают дополнительно кокс до тех пор, пока он не заполнит вагранку выше фурм на высоту 600 - 800 мм. Объем кокса, находящийся между подом и верхним уровнем плавильного пояса, называется холостой колошей, над которой располагают в виде отдельных слоев металлическую шихту и рабочие топливные колоши. Флюс загружается вместе с топливом.
Воздух, вдуваемый через фурмы, вызывает интенсивное горение кокса, в результате чего в вагранке столб горячих газов, поднимающихся вверх, встречается с металлической частью шихты и нагревает ее.
Для устойчивости процесса плавки необходимо, чтобы уровень холостой колоши был всегда один и тот же. Это достигается тем, что вместо сгоревшей части кокса в холостую колошу вводится кокс из рабочих колош.
На высоте от уровня фурм 400 - 800 мм металл расплавляется и вместе со шлаком стекает вниз в горн и в копильник. После окончания плавки открывается днище вагранки, разрушается под и все остатки шихты вываливаются.
В процессе плавки происходит изменение химического состава шихтовых материалов вследствие окисления (угара) отдельных элементов. Содержание углерода практически мало изменяется. При производстве высококачественных чугунов для снижения содержания углерода в состав шихты вводят 15 - 25% стального лома, содержание которого в шихте иногда может быть больше 25 %.
Величина угара кремния составляет 10 - 15 %, а марганца 15 - 20%. Никель как трудноокисляющийся материал незначительно угорает; угар хрома равен 20 - 30 %, угар фосфора при плавке обычно не учитывается. Количество серы в чугуне увеличивается на 40 - 60% по сравнению с содержанием ее в шихте вследствие того, что часть серы, содержащейся в коксе, поглощается чугуном.

Применение дуплекс процессов для получения жидкого металла в литейных цехах.

Дуплекс-процесс в металлургии, процесс производства стали, ведущийся последовательно в двух сталеплавильных агрегатах (иногда применяется также Д.-п. плавки чугуна, начинающийся в вагранке и заканчивающийся в электропечи). Д. -п., впервые осуществлённый во 2-й половине 19 в., позволяет наиболее эффективно использовать возможности различных агрегатов. Например, Д.-п. основная мартеновская печь — дуговая печь или конвертер — дуговая печь применяют для того, чтобы повысить производительность электропечи (т. е. увеличить производство качественной стали), а также сократить удельный расход электроэнергии. Достигается это вынесением из электропечи таких операций, как расплавление шихты и частичное рафинирование металла; в дуговой печи при Д.-п. производится лишь окончательное рафинирование и раскисление стали. Д.-п. находит ограниченное применение.

Дуплекс процесс в дуговой печи

Основное преимущество дуговой печи заключается в возможности раскисления и обессеривания металла и легкости его перегрева, поэтому в целях удешевления процесса иногда применяют так называемый "дуплекс-процесс", при котором расплавление скрапа и окисление ведут в более дешевом плавильном аппарате - мартеновской печи, а затем жидкий металл переливают в дуговую печь для рафинирования и доводки до нужного состава. Реже применяют дуплекс-процесс "конвертер - электропечь". Аналогично этому при специальном чугунном литье часто металл после расплавления в вагранке заливают в дуговую печь для частичного обессеривания и перегрева.

При дуплекс-процессах мощность печи может быть меньше, чем при работе на твердой завалке, так как расплавление скрапа в этом случает отсутствует. Проводящиеся время от времени плавки на твердой завалке выполняют при уменьшенном весе шихты; они из-за меньшей мощности более длительны, но так как проводятся не часто (главным образом после ремонта футеровки), то их удлинение не является существенным. Электрический режим печей, работающих на жидкой завалке, также значительно спокойнее. При наличии жидкого металла, покрытого слоем шлака, дуга горит более стабильно и отсутствуют короткие замыкания из-за обрывов шихты.

Поиск по сайту: